針對理工科專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)的“四有”方法

黃光勤，左梅梅，戴通涌

摘要：針對理工科教學(xué)中問題講解的復(fù)雜性、遺忘性、枯燥性等問題，本文從“有目標的背景認識”、“有針對性的基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)”、“有方法的問題分析”、“有用途的前沿發(fā)散”這四個方面較為詳細地分析了如何削弱上述存在的問題。

關(guān)鍵詞：問題；教學(xué)；理工科；方法

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）46-0155-02

理科或工科中通常涉及很多實際的問題，而此類問題往往非常重要，但是又比較復(fù)雜。例如深秋季節(jié)的清晨，我們經(jīng)常看到植物葉片上表面出現(xiàn)露珠，這在我們生活中是個常見的自然現(xiàn)象。這涉及自然現(xiàn)象中的傳熱問題，沒有專業(yè)知識或經(jīng)驗的同學(xué)是很難解釋上述現(xiàn)象的。類似現(xiàn)象在我們生活中是常見的，那么我們?nèi)绾谓o學(xué)生講清楚這些屬于理工科的問題？

在理工科教學(xué)中，我們時常需要講解一些典型的理論問題，如對流換熱理論、輻射換熱理論等。但是，對于理論性較強的教學(xué)問題，時常會讓教師們感到困惑，具有一種講解不清楚的恐懼感。有些教師這時就會選擇“照本宣科”，按照課本上已有的文字介紹及理論分析過程進行講解。往往這種講解都缺少生動性及趣味性，學(xué)生聽起來感覺很枯燥，對教師所分析的問題理解不夠深刻，學(xué)習(xí)效果較差。那么，如何簡明扼要地講清楚一個理工科問題，是當前理工科教師應(yīng)該思考的一個問題。本文將從以下幾個方面闡述上述問題。

一、有目標的背景認識

理工科的問題，多數(shù)都直接或間接地來源于實際工程問題，此類問題的實際意義也較為突出，但是相應(yīng)問題涉及的理論知識也常常較為復(fù)雜，如果選擇“照本宣科”的方式講解，學(xué)生就會感到枯燥、困惑。就算教師的理論水平非常高，可能也不會把這個問題講解得非常清楚，因為這種講解方式不接“地氣”，所講述的理論知識不能與實際工程或生活相貼近。

筆者認為，對于一個較為復(fù)雜的理工科問題，首先應(yīng)該給出這個問題的工程背景，要讓學(xué)生知道我們解決這個問題是非常有意義的，對某些方面是具有積極作用的。比如，“供暖、通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)”專業(yè)經(jīng)常涉及傳熱方面的知識。當教師講解“熱量傳遞”的知識時，首先應(yīng)該讓學(xué)生知道“熱量傳遞”知識對本專業(yè)學(xué)習(xí)的重要性及實用性，可以聯(lián)系工程實例，如工程建設(shè)中，建筑墻體的厚度需要綜合分析墻體材料的“熱量傳遞”性質(zhì)通過熱工計算才能確定，同樣的，只有理解“熱流傳遞”原理之后才能解釋深秋季節(jié)植物表面結(jié)露的現(xiàn)象，這時，學(xué)員就能帶著問題去學(xué)習(xí)，帶著問題去思考，從而大大提高學(xué)習(xí)的積極性。再如，當學(xué)習(xí)“輻射換熱”知識時，可以以當今比較火熱的供暖方式——“地暖”（地板輻射采暖）為案例，提問學(xué)生為什么“地暖”這么受歡迎，然后分析其優(yōu)缺點，與“輻射換熱”內(nèi)容聯(lián)系起來，讓學(xué)生覺得“輻射換熱”的內(nèi)容具有工程實際價值，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

二、有針對性的基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)

在講解理工科問題時，往往遇到這樣的問題：本門課程涉及的內(nèi)容需要在掌握已學(xué)習(xí)過的課程知識基礎(chǔ)之上，而涉及的這門基礎(chǔ)知識課程已經(jīng)是一年或者幾年前學(xué)習(xí)的內(nèi)容，此時學(xué)員們很可能已經(jīng)忘記了。但是，部分教師忽視了這個特點，在給學(xué)員講授專業(yè)課程時，沒有考慮學(xué)員對已有基礎(chǔ)知識的忘卻或不熟悉，直接切入所講授的課程內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)員在課堂上有“云里霧里”、似懂非懂的感覺，學(xué)習(xí)效果較差。

針對這樣的現(xiàn)象，在我們學(xué)習(xí)專業(yè)課程時，筆者認為需要對本門專業(yè)課程涉及的知識內(nèi)容進行溫習(xí)，在確保學(xué)員已經(jīng)對相關(guān)知識點掌握或熟悉的基礎(chǔ)上，再進行本門課程的講解，這樣，學(xué)員才會更好地掌握相關(guān)理論知識，對專業(yè)問題的掌握更加得心應(yīng)手。

比如，當我們學(xué)習(xí)“傳熱學(xué)”中的“對流換熱”時，涉及大量關(guān)于“流體力學(xué)”的知識，而“流體力學(xué)”相關(guān)的課程可能在前一學(xué)期已學(xué)過，在這種情況下，大部分學(xué)生對相關(guān)的基礎(chǔ)知識已忘記，此時，應(yīng)該在課前對涉及的知識有針對性地進行復(fù)習(xí)，以便提高課堂學(xué)習(xí)效率，減少學(xué)生學(xué)習(xí)中的障礙。再比如，當學(xué)習(xí)“建筑環(huán)境學(xué)”課程時，因這門課程涉及許多“流體力學(xué)”、“熱力學(xué)”及“傳熱學(xué)”的相關(guān)知識點，如果不在課前對此進行復(fù)習(xí)鞏固，其學(xué)習(xí)效果可能較差，學(xué)生可能存在一種“霧里看花，水中望月”的感覺。

三、有方法的問題分析

理工科教學(xué)中，很多課程涉及復(fù)雜的推理過程，推導(dǎo)出來的公式較為復(fù)雜。作為一名教師，如果僅僅將復(fù)雜的理論推導(dǎo)結(jié)果展現(xiàn)在學(xué)員面前，那么學(xué)員將存在較多的疑惑。在學(xué)員心中，沒有一個定量的指標，對以后工作中所面臨的工程實踐問題，沒有一個具體的解決方案，不利于以后的日常工作。此時，對于復(fù)雜的理論問題求解時，教師可以在課前通過計算機編程或其他渠道，得出一個直觀的、與工程實踐接近的理論答案，在解決這個理論問題時，可以增加一定的趣味性，例如，通過程序編寫一個界面，界面中有文本框、計算按鈕等操作對象，當在文本框中輸入相應(yīng)參數(shù)，并點擊相應(yīng)計算按鈕時，得出與實際工程接近的計算結(jié)果，這樣增加了學(xué)員學(xué)習(xí)的好奇心，讓學(xué)員不由自主地去學(xué)習(xí)，讓學(xué)員的思路緊隨教師的課堂講解。

再如，在學(xué)習(xí)“熱力學(xué)”中關(guān)于濕空氣性質(zhì)的內(nèi)容時，涉及許多公式及由公式繪制出來的曲線，此時，為了增強學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性、積極性與探索性，教師可以在備課時編制相應(yīng)的程序，將涉及的公式通過程序自動轉(zhuǎn)換為曲線，同時，布置課后小作業(yè)，讓學(xué)生也利用所學(xué)的程序設(shè)計語言，編寫相關(guān)的程序，實現(xiàn)相應(yīng)的功能，這樣，既能定量地掌握相關(guān)濕空氣的參數(shù)指標，也能定性地掌握各個參數(shù)指標的相互關(guān)系。

四、有用途的前沿發(fā)散

理工科涉及的問題一般較為復(fù)雜，結(jié)合一定假設(shè)條件之后，得出的數(shù)學(xué)模型的理論性較深。通過對理論問題的認識與分析后，所建立的數(shù)學(xué)或物理模型的理論程度依然較深，在講解過程中學(xué)員也會覺得枯燥乏味。

當講解某個理工科問題時，可以將與其相關(guān)的前沿性研究甚至不成熟的觀點加入其中，引起學(xué)員學(xué)習(xí)的好奇心與積極性，從而對學(xué)員進行啟發(fā)式教育，讓他們有自我探索的空間與方向，開闊他們的視野。這樣，可以從一定程度上降低他們學(xué)習(xí)理論問題的枯燥性。比如，當學(xué)習(xí)“傳熱學(xué)”中的“相變換熱”時，介紹一種可以應(yīng)用于大型計算機散熱的新型技術(shù)——“熱管換熱”技術(shù)，結(jié)合“熱管換熱器”的結(jié)構(gòu)及其與計算機發(fā)熱部件的連接關(guān)系，清楚地介紹熱管傳熱的基本原理。再比如，學(xué)習(xí)“輻射換熱”時，可以將“夜空輻射換熱器”作為發(fā)散案例，介紹“夜空輻射換熱器”如何將宇宙空間的冷量通過輻射換熱的方式實現(xiàn)制冷效果。

五、總結(jié)

筆者認為，通過上述四個方面的努力，可以從一定程度上讓教師講解得更加清楚，讓學(xué)員學(xué)得更加明白，更具有積極性。同時，也要求教師具有一定的科學(xué)研究能力，經(jīng)常查閱當前學(xué)科的研究熱點及相關(guān)研究成果，對當前學(xué)科研究熱點及前沿內(nèi)容具有一定的了解。只有具備一定的科學(xué)研究能力及對科研教學(xué)的執(zhí)著追求，才會積極關(guān)注當前領(lǐng)域的前沿情況，所以也要求教師具有對科研教學(xué)事業(yè)較高的激情，以及具有對教學(xué)科研無私奉獻的精神。